Inafasiriwa moja kwa moja kutoka kwa Wikipedia ya Kiingereza na Tafsiri ya Google

Kemikali uhandisi

Wahandisi wa kemikali wanajenga, kujenga na kutumia mimea ya mchakato ( nguzo za kugawa sehemu zilizofananishwa)

Uhandisi wa kemikali ni tawi la uhandisi inayotumika sayansi ya kimwili ( fizikia na kemia ), sayansi ya maisha ( microbiology na biochemistry ), pamoja na matumizi ya hisabati na uchumi wa kuzalisha, kubadilisha, kusafirisha, na kutumia vizuri kemikali, vifaa na nishati. Mhandisi wa kemikali anaunda michakato mikubwa ambayo inabadilisha kemikali, malighafi, seli za hai, microorganisms na nishati katika aina na bidhaa muhimu.

Wahandisi wa kemikali wanahusika katika mambo mengi ya kubuni na uendeshaji wa mimea, ikiwa ni pamoja na ukaguzi wa usalama na hatari, kubuni mchakato na uchambuzi, uhandisi wa udhibiti , uhandisi wa mmenyuko wa kemikali , vipimo vya ujenzi na maelekezo ya uendeshaji.

Yaliyomo

Etymology

George E. Davis

Kitabu cha Uingereza cha Mwaka wa 1996 cha Historia ya Sayansi kinasema James F. Donnelly kwa kutaja kumbukumbu ya 1839 ya uhandisi wa kemikali kuhusiana na uzalishaji wa asidi ya sulfuriki . [1] Katika karatasi hiyo hata hivyo, George E. Davis , mshauri wa Kiingereza, alistahiliwa kuunda muda huo. [2] Davis pia alijaribu kupatikana Society of Chemical Engineering , lakini badala yake ilikuwa jina Society of Chemical Industry (1881), na Davis kama Katibu wake wa kwanza. [3] [4] Historia ya Sayansi katika Marekani: Encyclopedia unaweka matumizi ya neno karibu 1890. [5] "Chemical uhandisi", kuelezea matumizi ya vifaa vya mitambo katika sekta ya kemikali, akawa msamiati wa kawaida nchini Uingereza baada ya 1850. [6] By 1910, taaluma, "mhandisi wa kemikali," ilikuwa tayari kutumika kwa kawaida nchini Uingereza na Marekani. [7]

Historia

Uhandisi wa kemikali ulijitokeza juu ya maendeleo ya shughuli za kitengo , dhana ya msingi ya nidhamu ya uhandisi wa kemikali. Waandishi wengi wanakubaliana kwamba Davis alinunua dhana ya uendeshaji wa kitengo ikiwa haikuiendeleza. [8] Alitoa mfululizo wa mazungumzo juu ya shughuli za kitengo katika Chuo Kikuu cha Manchester Ufundi (baadaye Chuo Kikuu cha Manchester ) mwaka 1887, kinachohesabiwa kuwa mojawapo ya awali ya uhandisi wa kemikali. [9] Miaka mitatu kabla ya mazungumzo ya Davis, Henry Edward Armstrong alifundisha shahada ya shahada katika uhandisi wa kemikali katika Jiji na Vyama vya Taasisi ya London . Kozi ya Armstrong "imeshindwa tu kwa sababu wahitimu wake ... hawakuvutia sana waajiri." Waajiri wa wakati wangetumia nafasi ya kuajiri madawa ya kulevya na wahandisi wa mitambo . [5] Mafunzo katika uhandisi wa kemikali yaliyotolewa na Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts (MIT) nchini Marekani, Chuo cha Owens huko Manchester , Uingereza, na Chuo Kikuu cha London kinakabiliwa na hali kama hiyo. [10]

Wanafunzi ndani ya maabara ya kemia ya viwanda katika MIT

Kuanzia 1888, [11] Lewis M. Norton alifundisha MIT kozi ya kwanza ya uhandisi wa kemikali nchini Marekani. Kozi ya Norton ilikuwa ya kisasa na kimsingi sawa na kozi ya Armstrong. Kozi zote mbili, hata hivyo, zimeunganishwa kemia na masomo ya uhandisi. "Wataalamu wake walikuwa na shida ya kushawishi wahandisi kuwa wao ni wahandisi na waandishi wa dawa kwamba hawakuwa dawa tu." [5] Uendeshaji wa kitengo ulianzishwa katika kozi na William Hultz Walker mwaka wa 1905. [12] Mapema miaka ya 1920, shughuli za kitengo zilikuwa sehemu muhimu ya uhandisi wa kemikali katika MIT na vyuo vikuu vingine vya Marekani, pamoja na Imperial College London . [13] Taasisi ya Amerika ya Wahandisi wa Kemikali (AIChE), iliyoanzishwa mwaka 1908, ilifanya jukumu muhimu katika kufanya uhandisi wa kemikali kuchukuliwa sayansi huru, na uendeshaji wa kitengo kati ya uhandisi wa kemikali. Kwa mfano, ilifafanua uhandisi wa kemikali kuwa "sayansi yenyewe, msingi wake ni ... shughuli za kitengo" katika ripoti ya 1922; na kwa kanuni ipi, ilikuwa imechapisha orodha ya taasisi za kitaaluma ambazo zilizotolewa kozi za uhandisi za kemikali "za kutosha". [14] Wakati huo huo, kukuza uhandisi wa kemikali kama sayansi tofauti nchini Uingereza huongoza kuanzishwa kwa Taasisi ya Wahandisi wa Kemikali (IChemE) mwaka wa 1922. [15] IChemE pia imesaidia kufanya shughuli za kitengo kuchukuliwa muhimu kwa nidhamu. [16]

Dhana mpya na ubunifu

Katika miaka ya 1940, ikawa wazi kuwa shughuli za kitengo peke yake hazikuwepo katika kuendeleza mitambo ya kemikali . Wakati uendeshaji wa kitengo katika kozi za uhandisi za kemikali nchini Uingereza na Marekani ziliendelea hadi miaka ya 1960, matukio ya usafiri ilianza kupata mtazamo mkubwa zaidi. [17] Pamoja na dhana nyingine za riwaya, vile uhandisi wa mifumo ya mchakato (PSE), "dhana ya pili" ilifafanuliwa. [18] [19] Matukio ya usafiri yalitoa mbinu ya uchambuzi wa uhandisi wa kemikali [20] wakati PSE ilizingatia vipengele vyake vya kuunganisha, kama mfumo wa kudhibiti na kubuni mchakato . [21] Maendeleo ya uhandisi wa kemikali kabla na baada ya Vita Kuu ya II yalikuwa ya kuchochea sana na sekta ya petrochemical , [22] hata hivyo, maendeleo katika maeneo mengine yalifanywa pia. Maendeleo katika uhandisi wa biochemical katika miaka ya 1940, kwa mfano, kupatikana kwa matumizi katika sekta ya dawa , na kuruhusiwa kwa uzalishaji mkubwa wa antibiotics mbalimbali, ikiwa ni pamoja na penicillin na streptomycin . [23] Wakati huo huo, maendeleo katika sayansi ya polymer katika miaka ya 1950 iliyowekwa njia ya "umri wa plastiki". [24]

Usalama na athari maendeleo

Mateso juu ya usalama na athari za mazingira ya vifaa vya viwanda vya kiasi kikubwa pia zilifufuliwa wakati huu. Spring Silent , iliyochapishwa mwaka wa 1962, ilisababisha wasomaji wake madhara mabaya ya DDT , dawa kali [ citation inahitajika ] . Mgogoro wa 1974 wa Flixborough nchini Uingereza ulisababishwa na vifo 28, pamoja na uharibifu wa mmea wa kemikali na vijiji vitatu vya karibu [ kinachohitajika ] . Mgogoro wa Bhopal wa 1984 nchini India ulipelekea vifo karibu 4,000 [ kutafakari inahitajika ] . Matukio haya, pamoja na matukio mengine , yaliathiri sifa ya biashara kama usalama wa viwanda na ulinzi wa mazingira walitolewa zaidi. [25] Kwa kujibu, ICEME ilihitaji usalama kuwa sehemu ya kila shahada ambayo imeidhinishwa baada ya 1982. Katika miaka ya 1970, mashirika ya sheria na ufuatiliaji yalianzishwa katika nchi mbalimbali, kama vile Ufaransa, Ujerumani na Umoja wa Mataifa. [26]

Mafanikio ya hivi karibuni

Maendeleo katika sayansi ya kompyuta yalipata maombi ya kubuni na kusimamia mimea, kurahisisha mahesabu na michoro ambayo hapo awali ilifanyika kwa mikono. Kukamilisha Mradi wa Binadamu wa Genome pia huonekana kama maendeleo makubwa, si tu kuendeleza uhandisi wa kemikali lakini uhandisi wa maumbile na jenomatiki pia. [27] Kanuni za uhandisi za kemikali zilizotumiwa kuzalisha utaratibu wa DNA kwa kiasi kikubwa. [28]

Dhana

Kemikali uhandisi inahusisha matumizi ya kanuni kadhaa. Dhana muhimu zinawasilishwa hapa chini.

Kemikali majibu uhandisi

Uhandisi wa kemikali huhusisha kusimamia michakato ya mimea na hali ili kuhakikisha operesheni bora ya mmea. Wahandisi wa mmenyuko ya kemikali hujenga mifano kwa uchambuzi wa reactor na kubuni kwa kutumia data za maabara na vigezo vya kimwili, kama vile thermodynamics ya kemikali , kutatua matatizo na kutabiri utendaji wa reactor.

Kupanga mimea na ujenzi

Kemikali ya uhandisi kubuni inahusisha uundwaji wa mipango, vipimo, na uchambuzi wa kiuchumi kwa mimea ya majaribio , mimea mpya au marekebisho ya mmea. Wahandisi wa kubuni mara nyingi hufanya kazi katika shauri la ushauri, kutengeneza mimea ili kukidhi mahitaji ya wateja. Kubuni ni mdogo kwa sababu kadhaa, ikiwa ni pamoja na fedha, kanuni za serikali na viwango vya usalama. Vikwazo hivi vinaelezea uchaguzi wa mmea wa mchakato, vifaa na vifaa. [29]

Ujenzi wa mimea ni uratibu na wahandisi wa miradi na mameneja wa mradi [30] kulingana na ukubwa wa uwekezaji. Mhandisi wa kemikali anaweza kufanya kazi ya mhandisi wa mradi wakati wote au sehemu ya wakati, ambayo inahitaji mafunzo ya ziada na ujuzi wa kazi, au kufanya kama mshauri kwa kikundi cha mradi. Nchini Marekani elimu ya wahitimu wa kemikali ya uhandisi wa michakato ya Baccalaureate iliyoidhinishwa na ABET haipaswi kusisitiza elimu ya uhandisi wa mradi, ambayo inaweza kupatikana kwa mafunzo maalum, kama electives, au kutoka kwa programu za kuhitimu . Ajira ya uhandisi wa miradi ni baadhi ya waajiri mkubwa kwa wahandisi wa kemikali. [31]

Mchakato wa kubuni na uchambuzi

Operesheni ya kitengo ni hatua ya kimwili katika mchakato wa uhandisi wa kemikali ya mtu binafsi. Uendeshaji wa kitengo (kama vile crystallization , filtration , drying and evaporation ) hutumiwa kutayarisha majibu, kutakasa na kutenganisha bidhaa zake, kutengeneza reactants zisizo za kawaida, na kudhibiti uhamisho wa nishati katika mitambo. [32] Kwa upande mwingine, mchakato wa kitengo ni sawa na kemikali ya operesheni ya kitengo. Pamoja na shughuli za kitengo, michakato ya kitengo hufanya kazi ya mchakato. Michakato ya kitengo (kama vile nitration na oxidation ) zinahusisha uongofu wa nyenzo na biochemical , thermochemical na njia nyingine. Wahandisi wa kemikali wanaohusika na haya huitwa wahandisi wa mchakato. [33]

Mchakato wa mchakato unahitaji ufafanuzi wa aina na vifaa vya vifaa na vile vile vinavyounganishwa pamoja na vifaa vya ujenzi. Maelezo mara nyingi huchapishwa kwenye Mchoro wa Mchakato wa Mchakato ambayo hutumiwa kudhibiti uwezo na uaminifu wa kiwanda kipya au kilichobadilishwa kemikali.

Elimu kwa wahandisi wa kemikali katika shahada ya chuo ya kwanza miaka 3 au 4 ya utafiti inasisitiza kanuni na mazoea ya kubuni mchakato. Ujuzi huo hutumiwa katika mimea zilizopo za kutathmini ufanisi na kufanya mapendekezo kwa ajili ya maboresho.

Matukio ya usafiri

Mfano na uchambuzi wa matukio ya usafiri ni muhimu kwa matumizi mengi ya viwanda. Matukio ya usafiri yanahusisha mienendo ya maji , uhamisho wa joto na uhamisho wa molekuli , ambao hutumiwa hasa na uhamisho wa haraka , uhamisho wa nishati na usafiri wa aina za kemikali kwa mtiririko huo. Mifano mara nyingi huhusisha masuala tofauti kwa macroscopic , microscopic na Masi matukio ngazi. Kwa mfano, mifano ya usafiri inahitaji ufahamu wa hesabu zilizowekwa. [34]

Maombi na mazoezi

Mbili skrini za gorofa za kompyuta zinaonyesha matumizi ya mchakato wa usimamizi wa mmea
Wahandisi wa kemikali hutumia kompyuta ili kudhibiti mifumo ya automatiska kwenye mimea. [35]
Wafanyakazi katika mmea wa kemikali kutumia bodi ya zamani ya kudhibiti analog, inayoonekana Mashariki-Ujerumani, 1986.

Wahandisi wa kemikali "kuendeleza njia za kiuchumi za kutumia vifaa na nishati". [36] Wahandisi wa kemikali hutumia kemia na uhandisi kugeuza vifaa vya malighafi katika bidhaa zinazoweza kutumika, kama dawa, petrochemicals na plastiki kwa mazingira makubwa, viwanda. Pia wanahusika katika usimamizi wa taka na utafiti. Vipengele vyote vilivyotumika na utafiti vinaweza kufanya matumizi makubwa ya kompyuta. [35]

Wahandisi wa kemikali wanaweza kushiriki katika utafiti wa sekta au chuo kikuu ambapo wanahusika na kubuni na kufanya majaribio ya kujenga njia bora na salama kwa uzalishaji, kudhibiti uchafuzi wa mazingira, na uhifadhi wa rasilimali. Wanaweza kushiriki katika kubuni na kujenga mimea kama mhandisi wa mradi . Wahandisi wa kimaumbile wanaofanya kazi kama wahandisi wa miradi hutumia ujuzi wao katika kuchagua njia bora za uzalishaji na vifaa vya kupanda ili kupunguza gharama na kuongeza usalama na faida. Baada ya ujenzi wa mimea, wasimamizi wa mradi wa uhandisi wa kemikali wanaweza kushiriki katika upgrades wa vifaa, mabadiliko ya mchakato, matatizo ya matatizo, na shughuli za kila siku kwa kazi za wakati wote au za kushauriana. [37]

Masuala yanayohusiana na mada

Leo, shamba la uhandisi wa kemikali ni tofauti, linalofunika maeneo kutoka kwa teknolojia ya kibayoteknolojia na uhandisi wa nishati kwa usindikaji wa madini .

Angalia pia

  • Uhandisi wa kisasa wa chakula
  • Elimu kwa Wahandisi wa Kemikali
  • Vitengo vya uhandisi vya Kiingereza
  • Orodha ya mashirika ya uhandisi wa kemikali
  • Orodha ya wahandisi wa kemikali
  • Orodha ya simulators ya mchakato wa kemikali
  • Ufafanuzi wa uhandisi wa kemikali

Marejeleo

  1. ^ Cohen 1996 , p. 172.
  2. ^ Cohen 1996 , p. 174.
  3. ^ Swindin, N. (1953). "George E. Davis memorial lecture". Transactions of the Institution of Chemical Engineers . 31 .
  4. ^ Flavell-While, Claudia (2012). "CHEMICAL ENGINEERS WHO CHANGED THE WORLD: Meet the Daddy" (PDF) . The Chemical Engineer . 52-54 . Retrieved 27 October 2016 .
  5. ^ a b c Reynolds 2001 , p. 176.
  6. ^ Cohen 1996 , p. 186.
  7. ^ Perkins 2003 , p. 20.
  8. ^ Cohen 1996 , pp. 172–173.
  9. ^ Cohen 1996 , p. 175.
  10. ^ Cohen 1996 , p. 178.
  11. ^ Cohen 1996 , p. 180.
  12. ^ Cohen 1996 , p. 183.
  13. ^ Cohen 1996 , p. 184.
  14. ^ Cohen 1996 , p. 187.
  15. ^ Cohen 1996 , p. 189.
  16. ^ Cohen 1996 , p. 190.
  17. ^ Cohen 1996 , p. 185.
  18. ^ Ogawa 2007 , p. 2.
  19. ^ Perkins 2003 , p. 29.
  20. ^ Perkins 2003 , p. 30.
  21. ^ Perkins 2003 , p. 31.
  22. ^ Reynolds 2001 , p. 177.
  23. ^ Perkins 2003 , pp. 32–33.
  24. ^ Kim 2002 , p. 7S.
  25. ^ Kim 2002 , p. 8S.
  26. ^ Perkins 2003 , p. 35.
  27. ^ Kim 2002 , p. 9S.
  28. ^ American Institute of Chemical Engineers 2003a .
  29. ^ Towler & Sinnott 2008 , pp. 2–3.
  30. ^ Herbst, Andrew; Hans Verwijs (Oct. 19-22). "Project Engineering: Interdisciplinary Coordination and Overall Engineering Quality Control". Proc. of the Annual IAC conference of the American Society for Engineering Management 1 ( ISBN 9781618393616 ): 15–21
  31. ^ "What Do Chemical Engineers Do?" .
  32. ^ McCabe, Smith & Hariott 1993 , p. 4.
  33. ^ Silla 2003 , pp. 8–9.
  34. ^ Bird, Stewart & Lightfoot 2002 , pp. 1–2.
  35. ^ a b Garner 2003 , pp. 47–48.
  36. ^ American Institute of Chemical Engineers 2003 , Article III.
  37. ^ Garner 2003 , pp. 49–50.

Maandishi